CN117588807A - 具有供风温度可调及精确控湿的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，包括四级制冷系统，四级级制冷系统的蒸发器设于同一风道内并沿风向按顺序依次分布，且各个蒸发器共用同一蒸发风机，其中第二级制冷系统的蒸发器、第三级制冷系统的蒸发器之间设置有转轮除湿机，还包括控制器，控制器分别与各级制冷系统的压缩机、冷凝风机、转轮除湿机、蒸发风机控制连接。本发明可有效地实现全新风无级调节，实现高温可靠制冷工作，实现供风温度可调及精确除湿。

Description

具有供风温度可调及精确控湿的空调系统

技术领域

本发明涉及空调系统领域，具体是一种具有供风温度可调及精确控湿的空调系统。

背景技术

特种设备内环境进行空气调节需要送风量大，制冷需要做到无级调节，回风需要采用全新风，送风温度要求低。在高温工况(如环境温度为55℃)下，送风温度也要求较低，送回风温差极值较大，采用单级制冷难以直接达到。除湿要求可靠严格，采用制冷除湿难以达到。

目前，冷量的调节通常有卸载、电热平衡、变频调节、旁通调节。卸载通常是多缸压缩机关闭一部分缸来实现制冷量的分段调节，通常有两档(50％、100％)和三档(33％、66％、100％)调节，无法做到冷量的无级调节；电热平衡是制冷回路不做冷量调节措施，当制得的冷量多导致空气温度过低时，通过蒸发器后的加热器将空气温度提升上去以平衡掉多余的冷量，电加热采用可控硅控制的话，可实现加热的无级调节，从而间接起到冷量无级调节的作用，此时压缩机全额运转，同时电加热也运行，因此电热平衡是几种调节方式中最不节能的一种；变频调节是通过与压缩机连接的变频器来改变压缩机电机的频率，进而改变压缩机的转速，来实现对冷量的无级调节，但是环境温度高对变频器模块要求高，成本高，可靠性低；现有的旁通调节压缩机的部分排气通过电磁阀加毛细管旁通到蒸发器中实现对冷量的调节但不能实现对冷量的无级调节。因此采用压缩机的部分排气通过电子旁通阀旁通到蒸发器中的旁通调节来实现对冷量的无级调节，调节简单，成本低，可靠性高。

发明内容

本发明提供了一种具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，以解决现有技术空调无级冷量调节存在的耗能高、可靠性差的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，包括四级制冷系统，每级制冷系统分别包括压缩机、配置有冷凝风机的冷凝器、储液器、过滤器、膨胀阀、蒸发器、气液分离器通过管路连接构成的制冷循环回路，第一级制冷系统的蒸发器、第二级制冷系统的蒸发器、第三级制冷系统的蒸发器、第四级制冷系统的蒸发器设于同一风道内并按风向依次分布，且风道内各个蒸发器共用同一蒸发风机，其中第二级制冷系统的蒸发器、第三级制冷系统的蒸发器之间设置有转轮除湿机，还包括控制器，所述控制器分别与各级制冷系统的压缩机、冷凝风机控制连接，所述控制器还与所述转轮除湿机、蒸发风机控制连接。

进一步的，第二级制冷系统、第四级制冷系统还分别包括电子旁通阀，所述电子旁通阀进口端连接于对应的压缩机、冷凝器之间管路，电子旁通阀出口连接至对应的膨胀阀、蒸发器之间管路，所述控制器还分别与各个电子旁通阀控制连接。

进一步的，每级制冷系统中，过滤器、膨胀阀之间管路旁路接入有针阀A，针阀A上安装有压力传感器，所述压力传感器与控制器信号传递连接。

进一步的，每级制冷系统中，蒸发器、气液分离器之间管路旁路接入有针阀B。

进一步的，每级制冷系统中，蒸发器、气液分离器之间管路安装有压力保护器，所述压力保护器与控制器信号传递连接。

进一步的，每级制冷系统中，蒸发器的进风测设有第一温湿度感器，冷凝器的进风侧设有第二温湿度传感器，第一、第二温湿度传感器分别与控制器信号传递连接。

进一步的，四级制冷系统的启动顺序是从第四级制冷系统开始依次按级启动，并由控制器在前一级制冷系统启动时根据温度判断是否启动后一级制冷系统。

本发明包括四级制冷系统及转轮除湿系统，其中有两级制冷系统为制冷量无须调节的制冷系统，另外两组制冷系统制冷量可调。四级制冷系统的启动顺序是从第四级开始依次逐级启动，并由控制器在前一级制冷系统启动时根据温度判断是否启动后一级制冷系统。

本发明能实时检测被冷却设备当前环境温湿度，判别投入几级制冷系统，调节制冷系统的旁通量、转轮除湿机的除湿量，使被冷却设备处于完好运行环境状态。

本发明每级制冷系统在冷凝器出口分－路通过管路进入针阀，压力传感器固定在针阀上，便于压力传感器维护及维修。每级制冷系统蒸发器出口分－路通过管路进入针阀，方便系统充注制冷剂。

本发明每级制冷系统在蒸发器进口加装压力保护保护器，通过对制冷系统的低压进行保护，反馈到控制单元，控制制冷压缩机的关机，有效避免压缩机在无制冷剂情况下空转。

与现有技术相比，本发明优点为：

1)可实现全新风无级调节，实现高温可靠制冷工作，实现供风温度可调及精确除湿。能够高效地实现空气调节；

2)四级制冷在工况不恶劣的条件下，可选择性的开启，其中某级出现故障时，其他分级仍能保证系统一定的工作，四级系统较之单级系统更节能可靠；

3)结构简单、使用方便，检测、维修方便，可靠性高；

4)能够有效保护制冷系统，安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施例结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本实施例公开了一种具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，包括第一级制冷系统、第二级制冷系统、转轮除湿机1、第三级制冷系统、第四级制冷系统、控制器，其中：

第一级制冷系统包括第一级压缩机101、第一级冷凝器102、第一级储液器103、第一级过滤器104、第一级膨胀阀105、第一级蒸发器106、第一级气液分离器107。第一级冷凝器102配置有轴流风机112作为第一级冷凝风机，第一级压缩机101的制冷剂出口通过管路与第一级冷凝器102的进口端连接，第一级冷凝器102的出口端通过管路与第一级储液器103的进口端连接，第一级储液器103的出口端通过管路与第一级过滤器104的进口端连接，第一级过滤器104的出口端通过管路与第一级膨胀阀105的进口端连接，第一级膨胀阀105的出口端通过管路第一级蒸发器106的进口端连接，第一级蒸发器106的出口端通过管路与第一级气液分离器107进口端连接，第一级气液分离器107进口端通过管路与第一级压缩机101的制冷剂回口端连接，由此构成制冷循环回路。第一级过滤器104出口端、第一级膨胀阀105进口端之间管路旁路接入有第一级针阀A108，第一级针阀A108上固定有第一级压力传感器111。第一级蒸发器106出口端、第一级气液分离器107进口端之间管路旁路接入有第一级针阀B109，并安装有第一级压力保护器110。

第二级制冷系统包括第二级压缩机201、第二级冷凝器202、第二级储液器203、第二级过滤器204、第二级膨胀阀205、第二级蒸发器206、第二级气液分离器207。第二级冷凝器202配置有轴流风机213作为第二级冷凝风机，第二级压缩机201的制冷剂出口通过管路与第二级冷凝器202的进口端连接，第二级冷凝器202的出口端通过管路与第二级储液器203的进口端连接，第二级储液器203的出口端通过管路与第二级过滤器204的进口端连接，第二级过滤器204的出口端通过管路与第二级膨胀阀205的进口端连接，第二级膨胀阀205的出口端通过管路第二级蒸发器206的进口端连接，第二级蒸发器206的出口端通过管路与第二级气液分离器207进口端连接，第二级气液分离器207进口端通过管路与第二级压缩机201的制冷剂回口端连接，由此构成制冷循环回路。第二级过滤器204出口端、第二级膨胀阀205进口端之间管路旁路接入有第二级针阀A209，第二级针阀A209上固定有第二级压力传感器212。第二级蒸发器206出口端、第二级气液分离器207进口端之间管路旁路接入有第二级针阀B210，并安装有第二级压力保护器211。第二级制冷系统还包括第一电子旁通阀208，第一电子旁通阀208的进口端通过管路旁路连通至第二级压缩机201制冷剂出口、第二级冷凝器202进口端之间管路，第一电子旁通阀208的出口端通过管路旁路连通至第二级膨胀阀205出口端、第二级蒸发器206进口端之间管路。

第三级制冷系统包括第三级压缩机301、第三级冷凝器302、第三级储液器303、第三级过滤器304、第三级膨胀阀305、第三级蒸发器306、第三级气液分离器307。第三级冷凝器302配置有轴流风机312作为第三级冷凝风机，第三级压缩机301的制冷剂出口通过管路与第三级冷凝器302的进口端连接，第三级冷凝器302的出口端通过管路与第三级储液器303的进口端连接，第三级储液器303的出口端通过管路与第三级过滤器304的进口端连接，第三级过滤器304的出口端通过管路与第三级膨胀阀305的进口端连接，第三级膨胀阀305的出口端通过管路第三级蒸发器306的进口端连接，第三级蒸发器306的出口端通过管路与第三级气液分离器307进口端连接，第三级气液分离器307进口端通过管路与第三级压缩机301的制冷剂回口端连接，由此构成制冷循环回路。第三级过滤器304出口端、第三级膨胀阀305进口端之间管路旁路接入有第三级针阀A308，第三级针阀A308上固定有第三级压力传感器311。第三级蒸发器306出口端、第三级气液分离器307进口端之间管路旁路接入有第三级针阀B309，并安装有第三级压力保护器310。

第四级制冷系统包括第四级压缩机401、第四级冷凝器402、第四级储液器403、第四级过滤器404、第四级膨胀阀405、第四级蒸发器406、第四级气液分离器407。第四级冷凝器402配置有轴流风机413作为第四级冷凝风机，第四级压缩机401的制冷剂出口通过管路与第四级冷凝器402的进口端连接，第四级冷凝器402的出口端通过管路与第四级储液器403的进口端连接，第四级储液器403的出口端通过管路与第四级过滤器404的进口端连接，第四级过滤器404的出口端通过管路与第四级膨胀阀405的进口端连接，第四级膨胀阀405的出口端通过管路第四级蒸发器406的进口端连接，第四级蒸发器406的出口端通过管路与第四级气液分离器407进口端连接，第四级气液分离器407进口端通过管路与第四级压缩机401的制冷剂回口端连接，由此构成制冷循环回路。第四级过滤器404出口端、第四级膨胀阀405进口端之间管路旁路接入有第四级针阀A409，第四级针阀A409上固定有第四级压力传感器412。第四级蒸发器406出口端、第四级气液分离器407进口端之间管路旁路接入有第四级针阀B410，并安装有第四级压力保护器411。第四级制冷系统还包括第二电子旁通阀408，第二电子旁通阀408的进口端通过管路旁路连通至第四级压缩机401制冷剂出口、第四级冷凝器402进口端之间管路，第二电子旁通阀408的出口端通过管路旁路连通至第四级膨胀阀405出口端、第四级蒸发器406进口端之间管路。

第一级制冷系统的第一级蒸发器106、第二级制冷系统的第二级蒸发器206、第三级制冷系统的第三级蒸发器306、第四级制冷系统的第四级蒸发器406设于同一风道内，并按风向依次直线分布，即在风向上：第二级蒸发器206设于第一级蒸发器106的出风侧，第三级蒸发器306设于第二级蒸发器206的出风侧，第四级蒸发器406设于第三级蒸发器306的出风侧。在第二级蒸发器206、第三级蒸发器306之间设置有转轮除湿机1，在第四级蒸发器406的出风侧设置有离心风机2第一级蒸发器106、第二级蒸发器206、第三级蒸发器306、第四级蒸发器406共用该离心风机2作为蒸发风机。

第一级蒸发器106、第二级蒸发器206、第三级蒸发器306、第四级蒸发器406各自的进风侧分别各自设有第一温湿度传感器，第一级冷凝器102、第二级冷凝器202、第三级冷凝器302、第四级冷凝器402各自进风侧分别各自设有第二温度传感器。

本实施例还包括控制器，控制器分别与第一级压缩机101、第二级压缩机201、第三级压缩机301、第四级压缩机401、转轮除湿机1、离心风机2、轴流风机112、轴流风机213、轴流风机312、轴流风机413、第一电子旁通阀208、第二电子旁通阀408分别控制电连接。此外，第一级压力传感器111、第二级压力传感器212、第三级压力传感器311、第四级压力传感器412、第一级压力保护器110、第二级压力保护器211、第三级压力保护器310、第四级压力保护器411、第一温湿度传感器、第二温度传感器分别与控制器信号传递电连接。

本实施例中，四级制冷系统的启动顺序是首先启动第四级制冷系统，然后启动第三级制冷系统，接着启动第二级制冷系统，最后启动第一级制冷系统，并由控制器在前一级制冷系统启动时根据温度判断是否启动后一级制冷系统。

四级制冷系统的工作流程为：

首先启动第四级制冷系统，第四级制冷系统中制冷剂流向为：第四级压缩机401→第四级冷凝器402→第四级储液器403→第四级过滤器404→第四级膨胀阀405→第四级蒸发器406→第四级气液分离器407→第四级压缩机401。

然后启动第三级制冷系统，第三级制冷系统中中制冷剂流向为：第三级压缩机301→第三级冷凝器302→第三级储液器303→第三级过滤器304→第三级膨胀阀305→第三级蒸发器306→第三级气液分离器307→第三级压缩机301。

接着启动第二级制冷系统，第二级制冷系统中中制冷剂流向为：第二级压缩机201→第二级冷凝器202→第二级储液器203→第二级过滤器204→第二级膨胀阀205→第二级蒸发器206→第二级气液分离器207→第二级压缩机201。

最后启动第一级制冷系统，第一级制冷系统中中制冷剂流向为：第一级压缩机101→第一级冷凝器102→第一级储液器103→第一级过滤器104→第一级电子膨胀阀105→第一级蒸发器106→第一级气液分离器107→第一级压缩机101。

本发明制冷工作模式：按第四级制冷系统、第三级制冷系统、第二级制冷系统、第一级制冷系统的顺序进行开启。第四级制冷系统运行，第四级压缩机401启动，再根据温度实际值与设定值进行判断来对第二电子旁通阀408的开启度进行控制。如第二电子旁通阀408完全关闭，仍需制冷，则第三级开启制冷系统，10分钟后根据温度差值决定第四级制冷系统的第二电子旁通阀408的旁通量情况。如第四级制冷系统、第三级制冷系统开启并且第二电子旁通阀408完全关闭仍需制冷，10分钟后根据温度差值决定是否开启第二级制冷系统、第二级压缩机201启动，再根据温度实际值与设定值进行判断来对第一电子旁通阀208的开启度进行控制,如第一电子旁通阀208完全关闭，仍需制冷，则开启第一级制冷系统，10分钟后根据温度差值决定第二级制冷系统的第二电子旁通阀208的旁通量情况。

本发明制冷除湿工作模式：

1)在环境温度(如环境温度大于30℃)与湿度较高情况下，二级制冷除湿(制冷系统100、制冷系统200工作)：室外新风第一级冷却除湿第二级冷却除湿后(如出口空气温度降到15℃,相对湿度达到98％)转轮除湿机1除湿后(如出口空气温度上升到39℃,相对湿度达到18％)第三级冷却降温第四级冷却降温后(如达到要求的空气出口温度20℃,,相对湿度32％)。

2)在环境温度(如：15℃＜环境温度≤30℃)与湿度较高情况下，一级制冷除湿(制冷系统200工作)：室外新风第二级冷却除湿后(如出口空气温度降到15℃,相对湿度达到98％)转轮除湿机1除湿后(如出口空气温度上升到39℃,相对湿度达到18％)第三级冷却除温第四级冷却降温后(如达到要求的空气出口温度20℃,,相对湿度32％)。

3)在环境温度(如：10℃＜环境温度≤15℃)与湿度较高情况下：室外新风转轮除湿机1除湿后(如出口空气温度上升到39℃,相对湿度达到18％)第三级冷却除温第四级冷却降温后(如达到要求的空气出口温度20℃,,相对湿度32％)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，这种组合只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内以及不脱离本发明设计思想的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，包括四级制冷系统，每级制冷系统分别包括压缩机、配置有冷凝风机的冷凝器、储液器、过滤器、膨胀阀、蒸发器、气液分离器通过管路连接构成的制冷循环回路，第一级制冷系统的蒸发器、第二级制冷系统的蒸发器、第三级制冷系统的蒸发器、第四级制冷系统的蒸发器设于同一风道内并按风向依次分布，且风道内各个蒸发器共用同一蒸发风机，其中第二级制冷系统的蒸发器、第三级制冷系统的蒸发器之间设置有转轮除湿机，还包括控制器，所述控制器分别与各级制冷系统的压缩机、冷凝风机控制连接，所述控制器还与所述转轮除湿机、蒸发风机控制连接。

2.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，第二级制冷系统、第四级制冷系统还分别包括电子旁通阀，所述电子旁通阀进口端连接于对应的压缩机、冷凝器之间管路，电子旁通阀出口连接至对应的膨胀阀、蒸发器之间管路，所述控制器还分别与各个电子旁通阀控制连接。

3.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，每级制冷系统中，过滤器、膨胀阀之间管路旁路接入有针阀A，针阀A上安装有压力传感器，所述压力传感器与控制器信号传递连接。

4.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，每级制冷系统中，蒸发器、气液分离器之间管路旁路接入有针阀B。

5.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，每级制冷系统中，蒸发器、气液分离器之间管路安装有压力保护器，所述压力保护器与控制器信号传递连接。

6.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，每级制冷系统中，蒸发器的进风测设有第一温湿度感器，冷凝器的进风侧设有第二温湿度传感器，第一、第二温湿度传感器分别与控制器信号传递连接。

7.根据权利要求1所述的具有供风温度可调及精确控湿的空调系统，其特征在于，四级制冷系统的启动顺序是从第四级制冷系统开始依次按级启动，并由控制器在前一级制冷系统启动时根据温度判断是否启动后一级制冷系统。